干湿球湿度计由两支规格完全相同的温度计组成，一支称为干球温度计，温泡暴露在被测气体中，用以测量环境温度，示值用 Ta(ta) 表示。另一支为湿球温度计，其温泡用特制纱布包裹，纱布套要保持湿润。当湿球周围的空气处于不饱和状态时，湿球纱布套上的水分就会不断蒸发，由于水分蒸发需要吸收热量，从而使湿球的温度下降，其示值用 Tw(tw) 表示。湿球水分蒸发的速度与其周围气体的水分含量有关，当气体湿度越低时，水分蒸发越快，湿球温度亦越低，反之亦然。获得准确的干、湿球温度后，借助于湿球方程换算出湿度值。     
由于其简单及低成本，在过去相当长的一段时间内，干湿球湿度计是使用最多的一种类型。
一个设计及维护较好的湿度计，在温度 5 ℃ ~80 ℃ 范围内，若温度准确度为 ±0.2 ℃ ，相对湿度的准确度约为 ±3%RH 。这种原理的湿度计的准确度依赖于温度计的准确度。对于某些精确的测量，经常使用铂电阻温度计。总起来说，干湿球湿度计是基本测量法，如果使用经过校准的温度计，并且正确操作，例如阿斯曼湿度计，可以得到准确的、可靠的、可重复的测量结果。因此在过去这种湿度计经常被用做标准。但是许多操作者，特别是在工业领域，没有足够的精力和时间，因此得到的结果是不准确的，也是不可靠的，目前干湿球湿度计正逐渐被现代仪器所代替。